WO2017154462A1 - 蓄電装置 - Google Patents

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WO2017154462A1
WO2017154462A1 PCT/JP2017/005038 JP2017005038W WO2017154462A1 WO 2017154462 A1 WO2017154462 A1 WO 2017154462A1 JP 2017005038 W JP2017005038 W JP 2017005038W WO 2017154462 A1 WO2017154462 A1 WO 2017154462A1
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WO
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power storage
storage device
battery module
extinguishing agent
rack
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/005038
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English (en)
French (fr)
Inventor
信行 中澤
長谷川 隆史
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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Publication date
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Publication of WO2017154462A1 publication Critical patent/WO2017154462A1/ja

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a power storage device configured by storing a plurality of battery modules in a rack.
  • Patent Document 1 discloses a power storage device in which a plurality of battery modules each configured by combining a plurality of single cells are stored in a plurality of stages in a rack with gaps therebetween.
  • This power storage device is configured to be able to extinguish a battery module by injecting a fire extinguishing agent in the event that the battery module ignites.
  • a common fire extinguisher supply pipe extending vertically is provided with an injection port corresponding to each battery module. Moreover, the fire extinguisher is inject
  • An object of the present disclosure is to provide a power storage device configured to store a plurality of battery modules in a rack in a stacked state, and to extinguish a fire by directly contacting a fire extinguisher with a single cell in the battery module to be extinguished. Is to provide.
  • the power storage device is a power storage device in which a plurality of battery modules are stored in a stack in a rack, and a pipe for supplying a fire extinguishing agent is connected to an introduction port provided in a case of each battery module. It is what.
  • the piping for supplying the fire extinguishing agent is connected to the introduction port provided in the case of each battery module, the piping and the introduction port are provided in the case of the battery module that needs to be digested.
  • a fire extinguisher can be introduced. Therefore, the fire extinguishing agent can be prevented from being applied to battery modules other than the battery module to be extinguished, and the fire extinguishing agent can be brought into direct contact with the single cells constituting the battery module to be extinguished to effectively extinguish the fire.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. 4. It is the schematic which shows the fire extinguisher supply apparatus which supplies a fire extinguisher to each battery module.
  • the arrow X direction indicating one horizontal direction in FIG. 1 or the like is referred to as “width direction”
  • the horizontal arrow Y direction orthogonal to the arrow X direction is referred to as “length direction”
  • An orthogonal arrow Z direction is referred to as “vertical direction” or “height direction”.
  • one side is referred to as “front” and the other side is referred to as “rear”.
  • FIG. 1 is a perspective view of a power storage device 10 according to an embodiment of the present disclosure as viewed from the front side.
  • FIG. 2 is a perspective view of the power storage device 10 as viewed from the rear side.
  • FIG. 3 is a partial front view of the power storage device 10.
  • the power storage device 10 is configured by storing a plurality of battery modules 2 in a rack 11.
  • a rack 11 In the present embodiment, an example is shown in which, for example, 20 battery modules 2 are arranged in a rack 11 in a stacked state in a vertical direction at a predetermined interval.
  • the number of battery modules 2 housed in one rack 11 is not limited to this, and can be changed as appropriate according to the external dimensions and rated capacity of each battery module 2.
  • the rack 11 has a bottom frame 12, a ceiling frame 14, and four support columns 16, 18, 20, and 22.
  • a standard rack such as a 19-inch rack can be used.
  • the rack 11 needs to have strength that can withstand even when a large number of heavy battery modules 2 are accommodated, and for example, a rack made of steel is preferably used.
  • Both the bottom frame 12 and the ceiling frame 14 are formed as rectangular frames.
  • the bottom frame 12 may be configured by connecting four bottom frames with fastening members such as bolts, or may be integrally formed in advance.
  • a reinforcing frame 13 is disposed along the width direction at the center of the bottom frame 12. Both ends of the reinforcing frame 13 are connected to the bottom frame 12 by fastening members such as bolts.
  • the ceiling frame 14 may be configured by connecting the four bottom frames with a fastening member such as a screw or a bolt, as in the case of the bottom frame 12, or may be integrally formed in advance. Also good.
  • a fastening member such as a screw or a bolt
  • the ceiling frame 14 does not include a ceiling plate.
  • the present invention is not limited to this, and the ceiling that closes the upper surface of the ceiling frame 14 to reduce accumulation of dust and the like.
  • the plate may be provided as a separate member or integrally.
  • the ceiling frame 14 may be provided with a reinforcing frame in the center to increase the strength of the frame structure.
  • the four struts 16, 18, 20, and 22 are erected corresponding to the corners at the four corners of the bottom frame 12 and the ceiling frame 14.
  • Each of the columns 16, 18, 20, and 22 is a long member that extends in the vertical direction.
  • an angle member having an L-shaped or U-shaped cross section is used.
  • pillar 16,18,20,22 are each fastened by the bottom frame 12 and the ceiling frame 14 by fastening members, such as a screw or a volt
  • the bottom frame 12, the ceiling frame 14, and the four support columns 16, 18, 20, and 22 constitute a frame structure including a frame portion corresponding to 12 sides of the rectangular parallelepiped.
  • a large number of mounting holes 26 are formed at a predetermined pitch along the vertical direction in the two struts 16 and 20 located in front of the four struts.
  • a large number of mounting holes 28 are formed at predetermined pitches along the vertical direction in the two support columns 18 and 22 positioned rearward in the rack 11.
  • the two struts 16 and 20 of the rack 11 may be referred to as a front strut, and the other two struts 18 and 22 may be referred to as a rear strut.
  • the side panel 30 is attached to the rack 11.
  • the side panel 30 has a front end fixed to the mounting hole 26 of the front column 16 by a screw (not shown) on one side surface in the width direction X and a rear end is fixed to the mounting hole 28 of the rear column 18 by a screw (not shown). It is fixed by.
  • a side panel 30 is also attached to the side surface on the other side in the width direction of the rack 11.
  • the front end of the side panel 30 is fixed to the mounting hole 26 of the front column 20 with screws (not shown) and the rear end is fixed to the mounting hole 28 of the rear column 22 with screws (not shown).
  • Each side panel 30 is formed of a metal plate, for example, and has a support portion 32 that is bent along the horizontal direction so as to protrude inward in the width direction of the rack 11. For example, five support portions 32 are formed on each side panel 30.
  • the support portions 32 of the side panels 30 attached to both sides in the width direction of the rack 11 are arranged so that the support portions 32 protrude at the same height position.
  • the battery module 2 when the battery module 2 is inserted from the front side of the rack 11 and placed on the two support portions 32 on both sides in the width direction, the battery module 2 having a flat rectangular parallelepiped shape is stored in a horizontal state. In this way, 20 battery modules 2 corresponding to the number of support portions 32 of the side panel 30 can be stored in the rack 11.
  • fixing portions 34 are attached to both sides in the width direction of the front side surface of the battery module 2 by welding or the like.
  • the battery module 2 housed in the rack 11 is indirectly fixed to the rack 11 by inserting a screw 36 through the through hole of the fixing portion 34 and tightening it in the female screw hole formed in the side panel 30.
  • a gap 38 that opens to the front side of the rack 11 is formed between the battery modules 2 housed and fixed in the rack 11. Both sides in the width direction of the gap 38 are closed by metal plates constituting the side panel 30.
  • the gap 38 functions as a cooling flow path through which air sucked from the front side of the rack 11 flows by the operation of a fan described later.
  • a back panel (wall plate) 40 and a fan panel 42 are attached to the rear surface side of the rack 11.
  • the back panel 40 is made of, for example, a metal plate or a resin plate.
  • the back panel 40 may be attached to the rear wall surface of the side panel 30 on both sides in the width direction between the rear columns 18 and 22, or may be attached using the attachment holes 28 of the rear columns 18 and 22.
  • the back panel 40 is provided with a plurality of extinguishing agent supply pipes (pipes) 50 protruding rearward.
  • Each extinguishing agent supply pipe 50 is provided corresponding to each battery module 2 housed in the rack 11.
  • the front end portion of each extinguishing agent supply pipe 50 is connected to an inlet formed in the case of the battery module 2, and details thereof will be described later.
  • the back panel 40 is preferably divided into a plurality of parts.
  • the back panel 40 is divided into four corresponding to the side panels 30 is shown.
  • the extinguishing agent supply is performed after the front end portion of the extinguishing agent supply pipe 50 is connected to the battery module 2.
  • work which fixes the back panel 40 to the rack 11 can be made easy in the state which inserted the piping 50 in the through-hole of the back panel 40 from the rear end side.
  • the fan panel 42 is made of, for example, a metal plate or a resin plate. On the rear surface side of the rack 11, the back panel 40 and the rear column 22 are attached with screws or the like. As shown in FIG. 2, a fan 44 is attached to the fan panel 42. In the present embodiment, the fan panel 42 is divided into four like the back panel 40. For example, two fans 44 are attached to each fan panel 42.
  • FIG. 4 is a top view showing one battery module 2 accommodated in the rack 11.
  • the battery module 2 includes a case 3 whose upper surface has a rectangular shape elongated in the front-rear direction.
  • the case 3 is formed in a flat shape as shown in FIGS.
  • the case 3 is configured by, for example, a metal or resin casing.
  • a plurality of battery blocks 4 are accommodated.
  • eight battery blocks 4 are accommodated in the battery module 2 is shown.
  • a large number of single cells 5 are held in an aligned state by metal or resin holders 6.
  • the single cells 5 included in the battery block 4 are connected in parallel to each other.
  • the battery blocks 4 included in the battery module 2 are connected to each other in parallel connection, series connection, or a combination of series and parallel.
  • a lithium ion secondary battery is preferably used as the unit cell 5, for example.
  • the single battery 5 is not limited to a cylindrical secondary battery, and may be a square secondary battery.
  • a temperature sensor S for detecting the temperature of the battery block 4 is provided.
  • the temperature sensor S is connected to a connector described later via a signal line (not shown).
  • the temperature sensor S may be provided corresponding to each battery block 4, or one or two temperature sensors may be provided in a uniform arrangement in the case 3 of the battery module 2.
  • a notch 7 is formed in a part of the case 3.
  • the notch 7 is formed in a substantially flat rectangular parallelepiped shape at one corner on the rear side in the length direction Y of the case 3.
  • the cutout portion 7 is formed by cutting out into a substantially rectangular shape in plan view.
  • the notch 7 has a side wall surface 7 a that faces the fan panel 42 to which the fan 44 is attached, and a side wall surface 7 b that faces the side panel 30.
  • the notch 7 formed in the case 3 of the battery module 2 defines a duct space 46 together with the fan panel 42 and the side panel 30.
  • the duct space 46 is formed by extending in the vertical direction of the rack 11.
  • a connector 8 is connected to a side wall surface 7 a that forms the notch 7.
  • the connector 8 is electrically connected to each unit cell 5 included in each battery block 4 housed in the case 3.
  • a cable 9 extends from the connector 8.
  • the cable 9 outputs power cables for power input / output and detection signals of a voltage sensor (not shown), a current sensor (not shown), and a temperature sensor S installed in the case 3 of the battery module 2.
  • a signal cable is included.
  • the cable 9 connected to the rack 11 is routed upward in the duct space 46 and connected to a controller described later.
  • a control board 2a is accommodated.
  • the control board 2a has functions such as control of input / output power of the battery module 2 and monitoring of the battery state.
  • the control board 2 a is disposed on the other side of the corner in the longitudinal direction Y where the notch 7 is not formed.
  • the battery module 2 can be reduced in size by arranging the control board 2a at a position avoiding the notch 7 and effectively utilizing the space in the case 3.
  • a controller 48 is installed on the upper part of the power storage device 10.
  • the controller 48 can be installed on the upper surface of the battery module 2 stored at the top of the rack 11.
  • the controller 48 is connected to the cable 9 extending from the upper opening of the duct space 46.
  • the controller 48 can perform power input / output control for each battery module 2 included in the power storage device 10.
  • the controller 48 can monitor the state of each battery module 2 based on detection signals such as voltage, current, and temperature transmitted from each battery module 2 via the cable 9.
  • a smoke sensor 49 on the top of the rack 11 constituting the power storage device 10.
  • the smoke sensor 49 is attached to the ceiling frame 14 of the rack 11, for example.
  • a detection signal from the smoke sensor 49 is transmitted to the controller 48 via a signal line (not shown).
  • the smoke sensor 49 may be installed in the lower part of the rack 11 (for example, the bottom frame 12 or the like).
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG.
  • the rear wall 3 a of the case 3 of the battery module 2 is formed with an introduction port 3 b that is a through hole.
  • the introduction port 3b is provided with a connection member 52 (joint member) such as a one-touch joint or a quick joint.
  • One end of the extinguishing agent supply pipe 50 is connected to the connection member 52.
  • the fire extinguisher supply pipe 50 is constituted by, for example, a metal or resin pipe.
  • the back panel 40 attached to the rear side of the rack 11 is installed to face the rear wall surface 3 a of the case 3 of each battery module 2.
  • a through hole 41 through which the extinguishing agent supply pipe 50 is inserted is formed in the back panel 40 corresponding to each battery module 2.
  • a grommet 54 is provided on the inner periphery of the through hole 41.
  • the grommet 54 is made of an elastic material such as resin or rubber.
  • the fire extinguishing agent supply pipe 50 connected to the case 3 of the battery module 2 extends rearward through the grommet 54. As described above, the extinguishing agent supply pipe 50 is disposed through the through hole 41 of the back panel 40, whereby the position of the extinguishing agent supply pipe 50 can be regulated.
  • the grommet 54 is arrange
  • the fire extinguishing agent supply pipe 50 is attached as follows. First, in a state where the back panel 40 is not attached to the rack 11, one end portion of the extinguishing agent supply pipe 50 is connected to the rear wall surface 3 a of the case 3 of the battery module 2 housed in the rack 11 via the connection member 52. Insert from behind and connect. Next, the back panel 40 to which the grommet 54 is attached is arranged from the rear of the rack 11 while inserting the other end of the extinguishing agent supply pipe 50 into the grommet 54. Then, the back panel 40 is fixed to the rear wall surface of the side panel 30 using screws or the like.
  • each extinguishing agent supply pipe 50 corresponding to each battery module 2 is supported by the connection member 52 and the grommet 54 and installed on the back panel 40. Therefore, the installation work of each extinguishing agent supply pipe 50 can be facilitated.
  • the other end of the fire extinguishing agent supply pipe 50 is connected to an elbow connection member 56 bent at about 90 degrees.
  • the elbow type connection member 56 is preferably configured by, for example, a one-touch joint or a quick joint.
  • the elbow-type connecting member 56 is attached in a firmly fixed state simply by being inserted into the other end portion of the extinguishing agent supply pipe 50.
  • one end of the connection pipe 58 is connected to the other end of the elbow-type connection member 56.
  • the connection pipe 58 is connected to the elbow-type connection member 56 with one touch.
  • elbow type connection member 56 bent at about 90 degrees an example using an elbow type connection member 56 bent at about 90 degrees will be described, but the bending angle of the elbow type connection member 56 is not limited to about 90 degrees, and Instead of this, a linear connecting member or a T-shaped connecting member may be used.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a fire extinguisher supply device 60 for supplying a fire extinguisher to each battery module 2.
  • the extinguishing agent supply device 60 has a relay device 62 connected to the other end of a connection pipe 58 connected at one end to the extinguishing agent supply piping 50 of each battery module 2, and one end connected to the relay device 62. It is comprised by the fire extinguisher piping 64, the pump 66 to which the other end part of the fire extinguisher piping 64 is connected, and the fire extinguisher tank 68 which stores a fire extinguisher.
  • the relay device 62 has a plurality of connection ports 63a. In the present embodiment, 20 connection ports 63 a are provided corresponding to the number of connection pipes 58 connected to each battery module 2.
  • the relay device 62 is provided with an on-off valve 63b corresponding to each connection port 63a. Open / close control of each open / close valve 63b is performed based on a signal from a controller 48 connected by a signal line (not shown) or wirelessly.
  • the pump 66 and the fire extinguisher tank 68 of the fire extinguisher supply device 60 are preferably installed in a room R2 different from the room R1 in which the power storage device 10 is installed.
  • the room R1 is separated by at least one wall W.
  • the extinguishing agent pipe 64 extends upward from the relay device 62 and passes from the ceiling C1 of the room R1 to the back of the ceiling and is connected to the pump 66 from the ceiling C2 of the room R2.
  • the present invention is not limited to this, and the fire extinguishing agent pipe 64 may pass through the wall W and be connected to the pump 66 as shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the pump 66 operates based on a signal transmitted from the controller 48 by a signal line (not shown) or wirelessly.
  • the pump 66 is connected to a fire extinguisher tank 68 by a connecting pipe 67.
  • a fire extinguisher tank 68 for example, water or a water-based material can be used.
  • the controller 48 of the power storage device 10 monitors abnormal heat generation in each battery module 2 based on a detection signal from a temperature sensor S provided in each battery module 2.
  • the controller 48 detects that the temperature detected in any one of the battery modules 2 is higher than the normal operation temperature and causes abnormal heat generation, the controller 48 operates the pump 66 and abnormal heat generation.
  • the on-off valve 63b of the supply port 63a to which the connection pipe 58 corresponding to the battery module 2 in which is detected is connected is opened.
  • the extinguishing agent is connected from the extinguishing agent tank 68 to the battery module 2 in which abnormal heat generation is detected via the pump 66, the extinguishing agent piping 64, the relay device 62, and the connection piping 58.
  • the extinguishing agent is jetted and introduced from the extinguishing agent supply pipe 50 into the case 3 of the battery module 2 as a target.
  • the extinguishing agent in this way, by introducing the extinguishing agent into the case 3 of the battery module 2 where the abnormal heat generation is detected, the extinguishing agent accumulates at the bottom of the case 3. As a result, the fired unit cell 5 and the surrounding unit cells 5 are immersed in the fire extinguishing agent accumulated in the case 3 together with the battery block 4. Accordingly, the fire extinguishing agent can be brought into direct contact with the battery block 4 including the unit cell 5 that has abnormally heated in the battery module 2, and the unit cell 5 included in the battery block 4 adjacent to the battery block 4 can also be extinguished. Can be contacted directly. Accordingly, it is possible to effectively extinguish and cool the abnormally generated unit cell 5 and to reliably prevent similar burning to the surroundings.
  • the power storage device 10 of the present embodiment only the battery module 2 that has abnormally heated is targeted for extinguishing, and the extinguishing agent is introduced into the case 3, so that the other battery modules 2 accommodated in the rack 11 There is no fire extinguishing agent. Therefore, the normal battery module 2 is not damaged by applying the fire extinguishing agent.
  • the configuration in which the extinguishing agent is supplied only to the battery module 2 in which abnormal heat generation is detected is not limited to this, and the on-off valve 63b provided in the relay device 62 is omitted.
  • the fire extinguishing agent may be supplied to all the battery modules 2 of the power storage device 10 including the battery module 2 in which abnormal heat generation is detected. Even in this case, since the extinguishing agent is supplied into the case 3 of each battery module 2, the extinguishing agent is not applied to other power storage devices installed adjacent to the power storage device 10 that is the target of fire extinguishing.

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Abstract

複数の電池モジュールがラックに積層状態に並べて収納されている蓄電装置であって、各電池モジュールごとに消火剤を供給する消火剤供給配管が各電池モジュールのケースに設けた導入口にそれぞれ接続されている。消火対象となる電池モジュールのケース内に消火剤を注入して消火剤を直接単電池に接触させる。

Description

蓄電装置
 本開示は、複数の電池モジュールがラックに収納されて構成される蓄電装置に関する。
 従来、下記特許文献1には、複数の単電池を組み合わせてそれぞれ構成される複数の電池モジュールをラックに互いに隙間を空けて複数段で収納した蓄電装置が記載されている。この蓄電装置では、万一、電池モジュールが発火した場合に、消火剤を噴射して電池モジュールの消火を行えるように構成されている。
国際公開WO2012/015001号公報
 特許文献1に記載された蓄電装置では、上下方向に延伸する共通の消火剤供給配管に各電池モジュールに対応して噴射口がそれぞれ設けられている。また、消火剤は、各噴射口から電池モジュールのケース外側に向けて噴射される構成になっている。そのため、消火剤が電池モジュールのケースに遮られ、消火対象となる電池モジュール内の単電池に効率良く消火剤を直接かけることができないという問題がある。
 本開示の目的は、複数の電池モジュールをラックに積層状態に収納して構成される蓄電装置において、消火対象となる電池モジュール内の単電池に消火剤を直接に接触させて消火できる蓄電装置を提供することである。
 本開示に係る蓄電装置は、複数の電池モジュールがラックに積層状態に並べて収納されている蓄電装置であって、消火剤を供給する配管が各電池モジュールのケースに設けた導入口にそれぞれ接続されているものである。
 本開示に係る蓄電装置によれば、消火剤を供給する配管が各電池モジュールのケースに設けた導入口にそれぞれ接続されているため、消化が必要な電池モジュールのケース内に配管および導入口を介して消火剤を導入できる。したがって、消火対象となる電池モジュール以外の電池モジュールに消火剤がかからないようできると共に、消火対象となる電池モジュールを構成する単電池に消火剤を直接、接触させて効果的に消火できる。
本開示の一実施形態である蓄電装置を前方側から見た斜視図である。 蓄電装置を後方側から見た斜視図である。 蓄電装置の部分正面図である。 ラックに収納された1つの電池モジュールを示す上面図である。 図4中のA-A線拡大断面図である。 各電池モジュールに消火剤を供給する消火剤供給装置を示す概略図である。
 以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
 以下においては、図1等において水平な一方向を示す矢印X方向を「幅方向」といい、矢印X方向と直交する水平な矢印Y方向を「長さ方向」といい、矢印XおよびYと直交する矢印Z方向を「上下方向」または「高さ方向」という。また、長さ方向に関し、一方側を「前」、他方側を「後」という。
 図1は、本開示の一実施形態である蓄電装置10を前方側から見た斜視図である。図2は、蓄電装置10を後方側から見た斜視図である。また、図3は、蓄電装置10の部分正面図である。
 図1に示すように、蓄電装置10は、ラック11に複数の電池モジュール2を収納して構成される。本実施形態では、ラック11に例えば20個の電池モジュール2を所定の間隔で上下方向に並べて積層状態に収納する例が示されている。もっとも、1つのラック11に収納する電池モジュール2の数は、これに限定されるものではなく、各電池モジュール2の外形寸法や定格容量などに応じて、適宜に変更され得るものである。
 図1および図2に示すように、ラック11は、底部枠12と、天井枠14と、4本の支柱16,18,20,22とを有する。ラック11には、例えば19インチラック等の標準的なラックを用いることができる。ラック11は、重量がある電池モジュール2を多数収納した場合でも耐えうる強度を有する必要があり、例えばスチール製のものが好適に用いられる。
 底部枠12および天井枠14はいずれも長方形状フレームとして形成されている。底部枠12は、4本の底部フレームをボルト等の締結部材で連結することによって構成されてもよいし、あるいは、予め一体形成されていてもよい。また、底部枠12の中央部には、補強フレーム13が幅方向に沿って配置されている。補強フレーム13の両端は、ボルト等の締結部材によって底部枠12に連結されている。
 本実施形態において、天井枠14は、底部枠12と同様に、4本の底部フレームをねじ又はボルト等の締結部材で連結することによって構成されてもよいし、あるいは、予め一体形成されていてもよい。なお、本実施形態では、天井枠14が天井板を含まない形態である例を示すが、これに限定されるものではなく、埃等の堆積を低減するために天井枠14の上面を閉じる天井板が別部材で又は一体に設けられてもよい。また、天井枠14についても、底部枠12と同様に、中央に補強フレームを架設して、フレーム構造体の強度を高めてもよい。
 4本の支柱16,18,20,22は、底部枠12および天井枠14の四隅のコーナー部に対応して立設されている。各支柱16,18,20,22は、上下方向に沿って延伸する長尺状の部材であり、例えば断面形状がL字状やコの字状のアングル部材が用いられる。また、各支柱16,18,20,22の下端および上端は、例えばねじ又はボルト等の締結部材によって底部枠12および天井枠14にそれぞれ締結されている。これにより、底部枠12、天井枠14および4本の支柱16,18,20,22は、直方体の12辺に対応するフレーム部分を含むフレーム構造体を構成している。
 4本の支柱のうち前方に位置する2本の支柱16,20には、多数の取付穴26が上下方向に沿って所定ピッチで形成されている。また、ラック11において後方に位置する2本の支柱18,22にも、多数の取付穴28が上下方向に沿って所定ピッチで形成されている。以下において、ラック11の2本の支柱16,20を前方支柱といい、他の2本の支柱18,22を後方支柱ということがある。
 ラック11には、サイドパネル30が取り付けられている。サイドパネル30は、幅方向Xの一方側の側面において、前端部が前方支柱16の取付穴26に図示しないねじ等によって固定され、後端部が後方支柱18の取付穴28に図示しないねじ等によって固定されている。
 また、図示しないが、ラック11の幅方向他方側の側面にも、サイドパネル30が取り付けられている。このサイドパネル30は、前端部が前方支柱20の取付穴26に図示しないねじ等によって固定され、後端部が後方支柱22の取付穴28に図示しないねじ等によって固定されている。
 本実施形態では、ラック11の幅方向両側に、各4つのサイドパネル30がそれぞれ取り付けられた例が示される。また、各サイドパネル30は、例えば金属板によって形成されており、ラック11の幅方向内側へ突出するように水平方向に沿って折り曲げ形成された支持部32を有している。各サイドパネル30には、例えば5つの支持部32がそれぞれ形成されている。
 ラック11の幅方向両側に取り付けられたサイドパネル30の支持部32は、同じ高さ位置に支持部32が突出するように配置されている。これにより、ラック11の前方側から電池モジュール2を挿入して、幅方向両側にある2つの支持部32上に載置すると、扁平な直方体状をなす電池モジュール2が水平状態で収納される。このようにして、ラック11には、サイドパネル30の支持部32の数に対応する20個の電池モジュール2を収納することができる。
 図3に示すように、電池モジュール2の前方側面の幅方向両側には、固定部34が溶接等によって取り付けられている。ラック11に収納された電池モジュール2は、固定部34の貫通孔にねじ36を挿通して、サイドパネル30に形成されている雌ねじ孔に締め付けることによってラック11に間接的に固定される。
 また、ラック11に収納および固定された各電池モジュール2の間には、ラック11の前面側に開口する隙間38が形成されている。この隙間38の幅方向両側は、サイドパネル30を構成する金属板によって塞がれている。この隙間38は、後述するファンの作動によってラック11の前面側から吸引された空気が流れる冷却流路として機能する。
 図1および図2を再び参照すると、ラック11の後面側には、バックパネル(壁板)40およびファンパネル42が取り付けられている。バックパネル40は、例えば金属板または樹脂板によって構成される。バックパネル40は、後方支柱18,22間において、幅方向両側のサイドパネル30の後壁面に取り付けられてもよいし、後方支柱18,22の取付穴28を用いて取り付けられてもよい。
 バックパネル40には、複数の消火剤供給配管(配管)50が後方へ突出して設けられている。各消火剤供給配管50は、ラック11に収納された各電池モジュール2に対応して設けられている。各消火剤供給配管50の前端部は、電池モジュール2のケースに形成された導入口に接続されているが、その詳細については後述する。
 バックパネル40は、複数に分割されていることが好ましい。本実施形態では、バックパネル40は、サイドパネル30に対応して4つに分割されている例が示される。このように分割されていることで、バックパネルが上下方向に細長い1枚の壁板で構成される場合に比べ、電池モジュール2に消火剤供給配管50の前端部を接続した後、消火剤供給配管50をその後端側からバックパネル40の貫通孔に挿通した状態としてバックパネル40をラック11に固定する作業を容易にすることができる。
 ファンパネル42は、例えば金属板または樹脂板によって構成されている。ラック11の後面側において、バックパネル40と後方支柱22とにねじ等で取り付けられている。図2に示すように、ファンパネル42には、ファン44が取り付けられる。本実施形態では、ファンパネル42は、バックパネル40と同様に4つに分割されている。そして、各ファンパネル42には、例えば2つのファン44がそれぞれ取り付けられている。
 図4は、ラック11に収納された1つの電池モジュール2を示す上面図である。図4に示すように、電池モジュール2は、上面が前後方向に細長い長方形状をなすケース3を備える。ケース3は、図1~図3に示すように扁平形状に形成されている。ケース3は、例えば、金属製または樹脂製の筐体によって構成される。
 ケース3内には、複数の電池ブロック4が収容されている。本実施形態では、電池モジュール2が8つの電池ブロック4が整列して収容されている例が示される。各電池ブロック4には、多数の単電池5が金属製または樹脂製のホルダ6によって整列した状態で保持されている。
 電池ブロック4に含まれる単電池5は、互いに並列接続されている。また、電池モジュール2に含まれる各電池ブロック4は、互いに、並列接続、直列接続、または、直列と並列の組み合わせで接続されている。単電池5には、例えばリチウムイオン二次電池が好適に用いられる。なお、単電池5は、円筒型の二次電池に限定されるものではなく、角形の二次電池であってもよい。
 電池モジュール2のケース3内には、電池ブロック4の温度を検出する温度センサSが設けられている。本実施形態では、8つの電池ブロック4に対して8つの温度センサSが設置された例が示されている。温度センサSは、図示しない信号線を介して後述するコネクタに接続されている。なお、各電池ブロック4に対応して温度センサSをそれぞれ設けてもよいし、電池モジュール2のケース3に均等な配置で1つ又は2つの温度センサを設けてもよい。
 ケース3の一部には、切欠き部7が形成されている。切欠き部7は、略扁平直方体状をケース3の長さ方向Yの後方側の一方角部に形成されている。切欠き部7は、平面視で略長方形状に切り欠かれて形成されている。切欠き部7は、ファン44が取り付けられたファンパネル42に対向する側壁面7aと、サイドパネル30に対向する側壁面7bとを有する。このように電池モジュール2のケース3に形成された切欠き部7は、ファンパネル42およびサイドパネル30と共にダクト空間46を画定している。ダクト空間46は、ラック11の上下方向に延伸して形成されている。
 電池モジュール2において、切欠き部7を形成する側壁面7aには、コネクタ8が接続されている。コネクタ8は、ケース3内に収納されている各電池ブロック4に含まれる各単電池5に電気的に接続されている。コネクタ8からは、ケーブル9が延出している。ケーブル9は、電力入出力用の電力ケーブルと、電池モジュール2のケース3内に設置された電圧センサ(図示せず)、電流センサ(図示せず)および温度センサSの各検出信号を出力する信号ケーブルが含まれる。ラック11に接続されたケーブル9は、ダクト空間46内を上方に配索されて後述するコントローラに接続されている。
 電池モジュール2のケース3内には、制御基板2aが収納されている。制御基板2aは、当該電池モジュール2の入出力電力の制御や電池状態を監視する等の機能を有する。制御基板2aは、ケース3内において、長さ方向Yの後方側端部であって切欠き部7が形成されていない他方の角部側に配置されている。このように切欠き部7を避けた位置に制御基板2aを配置してケース3内の空間を有効利用することで、電池モジュール2の小型化を図れる。
 図1および図2を再び参照すると、蓄電装置10の上部には、コントローラ48が設置されている。コントローラ48は、ラック11において最上部に収納されている電池モジュール2の上面に設置することができる。そして、コントローラ48には、ダクト空間46の上方開口部から延出するケーブル9が接続されている。これにより、コントローラ48は、蓄電装置10に含まれる各電池モジュール2について電力の入出力制御を行うことができる。また、コントローラ48は、各電池モジュール2からケーブル9を介して送信される電圧、電流、温度等の検出信号に基づいて、各電池モジュール2の状態を監視することができる。
 また、図1に示すように、蓄電装置10を構成するラック11の上部に煙センサ49を設置するのが好ましい。煙センサ49は、例えば、ラック11の天井枠14に取り付けられる。煙センサ49による検出信号は、図示しない信号線を介してコントローラ48に送信される。なお、煙センサ49は、ラック11の下部(例えば、底部枠12等)に設置されてもよい。
 図4に示すように、電池モジュール2のケース3には、切欠き部7とは反対側の後方角部の背面に、消火剤供給配管50が接続されている。図5は、図4中のA-A線拡大断面図である。図5に示すように、電池モジュール2のケース3の後壁面3aには、貫通孔からなる導入口3bが形成されている。導入口3bには、例えばワンタッチ継手またはクイック継手等の接続部材52(継手部材)が設けられている。接続部材52には、消火剤供給配管50の一端部が接続されている。消火剤供給配管50は、例えば、金属製または樹脂製のパイプで構成される。
 ラック11の後側に取り付けられたバックパネル40は、各電池モジュール2のケース3の後壁面3aに対向して設置されている。バックパネル40には、消火剤供給配管50が挿通される貫通孔41が各電池モジュール2に対応して形成されている。この貫通孔41の内周には、グロメット54が設けられている。グロメット54は、例えば樹脂やゴムなどの弾性を有する材質により構成されている。電池モジュール2のケース3に接続された消火剤供給配管50は、グロメット54を貫通して後方に延伸している。このように消火剤供給配管50がバックパネル40の貫通孔41を貫通して配置されることで、消火剤供給配管50を位置規制することができる。また、バックパネル40の貫通孔41にグロメット54が配置されているので、消火剤供給配管50の位置規制をより正確に行うことができるとともに、消火剤供給配管50の破損や振動を防止できる。
 消火剤供給配管50は、次のようにして取り付けられる。まず、バックパネル40がラック11に取り付けられていない状態で、ラック11に収納されている電池モジュール2のケース3の後壁面3aに、接続部材52を介して消火剤供給配管50の一端部を後方から挿入して接続する。次に、グロメット54が取り付けられているバックパネル40を、ラック11の後方から消火剤供給配管50の他端部をグロメット54に挿通しながら配置する。そして、ねじ等を用いてバックパネル40をサイドパネル30の後壁面に固定する。このとき、バックパネル40は複数に分割されているため、このような作業を例えば5つの電池モジュール2ごとに行うことができ、消火剤供給配管50の接続およびバックパネル40の取付の作業を容易にすることができる。また、各電池モジュール2に対応する各消火剤供給配管50は、接続部材52およびグロメット54により支持されてバックパネル40に設置される。そのため、各消火剤供給配管50の取付作業を容易にすることができる。
 消火剤供給配管50の他端部は、約90度に曲がったエルボ型接続部材56に接続されている。エルボ型接続部材56は、例えばワンタッチ継手またはクイック継手等によって好適に構成される。エルボ型接続部材56は、消火剤供給配管50の他端部に挿入するだけでしっかりと固定された状態に取り付けられる。このようにワンタッチで消火剤供給配管50に接続可能なエルボ型接続部材56を継手部材として用いることで、配管の接続作業が容易になる利点がある。また、エルボ型接続部材56の他端部には、接続配管58の一端部が接続される。接続配管58も同様に、エルボ型接続部材56にワンタッチで接続される。なお、本実施形態では、約90度に曲がったエルボ型接続部材56を用いた例について説明するが、エルボ型接続部材56の曲がり角度は約90度のものに限定されるものではなく、また、これに代えて、直線状の接続部材や、T字状の接続部材が用いられてもよい。
 図6は、各電池モジュール2に消火剤を供給する消火剤供給装置60を示す概略図である。消火剤供給装置60は、各電池モジュール2の消火剤供給配管50に一端部が接続された接続配管58の他端部が接続される中継装置62と、中継装置62に一端部が接続される消火剤配管64と、消火剤配管64の他端部が接続されるポンプ66と、消火剤を貯留する消火剤タンク68とによって構成される。
 中継装置62には、複数の接続ポート63aを有する。本実施形態では、各電池モジュール2に接続される接続配管58の数に対応して、20個の接続ポート63aが設けられている。また、中継装置62には、各接続ポート63aに対応して、開閉弁63bがそれぞれ設けられている。各開閉弁63bの開閉制御は、図示しない信号線または無線によって接続されたコントローラ48からの信号に基づいて行われる。
 消火剤供給装置60のポンプ66および消火剤タンク68は、蓄電装置10が設置されている部屋R1とは別の部屋R2に設置されるのが好ましい。部屋R1は、少なくとも1つの壁Wによって隔てられている。本実施形態では、消火剤配管64が、中継装置62から上方に延伸して部屋R1の天井C1から天井裏を通り、部屋R2の天井C2からポンプ66に接続される例が示される。ただし、これに限定されるものではなく、消火剤配管64は、図6において二点鎖線で示すように、壁Wを貫通してポンプ66に接続されてもよい。
 ポンプ66は、図示しない信号線または無線によってコントローラ48から送信される信号に基づいて作動する。ポンプ66は、接続管67によって消火剤タンク68に接続されている。消火剤タンク68に貯留されている消火剤としては、例えば水、または、水を主成分とするものを用いることができる。
 続いて、上記のような消火剤供給装置60の動作について説明する。
 蓄電装置10のコントローラ48は、各電池モジュール2に設けられた温度センサSからの検出信号に基づいて各電池モジュール2での異常発熱を監視する。そして、コントローラ48は、万一、いずれかの電池モジュール2において検出された温度が通常動作時温度よりも高温になって異常発熱であることを検知したとき、ポンプ66を作動させると共に、異常発熱が検出された電池モジュール2に対応する接続配管58が接続されている供給ポート63aの開閉弁63bを開弁させる。これにより、消火剤が消火剤タンク68から、ポンプ66、消火剤配管64、中継装置62および接続配管58を介して、異常発熱が検出された電池モジュール2に接続されている消火剤供給配管50に供給される。これにより、図5に示すように、対象となった電池モジュール2のケース3内に、消火剤供給配管50から消火剤が噴出して導入される。
 このように異常発熱が検出された電池モジュール2のケース3内に消火剤を導入することによって、ケース3内の底部に消火剤が溜まる。その結果、発火した単電池5およびその周辺の単電池5が電池ブロック4と共にケース3内に溜まった消火剤に浸かる。これにより、電池モジュール2において異常発熱した単電池5を含む電池ブロック4に消火剤を直接接触させることができると共に、この電池ブロック4に隣接する電池ブロック4に含まれる単電池5にも消火剤を直接接触させることができる。したがって、異常発熱した単電池5の消火および冷却を効果的に行うことができると共に、その周囲への類焼を確実に防止することができる。
 また、本実施形態の蓄電装置10では、異常発熱した電池モジュール2だけを消火対象にして、消火剤をケース3内に導入するようにしたので、ラック11に収納された他の電池モジュール2に消火剤がかかることがない。したがって、消火剤がかかることによって正常な電池モジュール2を損傷させることがない。
 なお、本開示に係る蓄電装置は、上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、種々の改良や変形が可能であることはいうまでもない。
 例えば、上記においては異常発熱が検出された電池モジュール2だけに消火剤を供給する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、上記中継装置62に設けた開閉弁63bを省略することによって、異常発熱が検出された電池モジュール2を含む蓄電装置10の全ての電池モジュール2に消火剤が供給されるように構成してもよい。この場合でも、消火剤は各電池モジュール2のケース3内に供給されるため、消火対象となった蓄電装置10に隣接して設置されている他の蓄電装置に消火剤がかかることはない。
 また、中継装置62の開閉弁を省略した構成において、ラック11に設置した煙センサ49(図1参照)によって蓄電装置10からの煙の発生を検出したとき、当該蓄電装置10に消火剤を供給するようにしてもよい。
 2 電池モジュール、2a 制御基板、3 ケース、3a 後壁面、3b 導入口、4 電池ブロック、5 単電池、6 ホルダ、7 切欠き部、7a,7b 側壁面、8 コネクタ、9 ケーブル、10 蓄電装置、11 ラック、12 底部枠、13 補強フレーム、14 天井枠、16,18,20,22 支柱、26,28 取付穴、30 サイドパネル、32 支持部、34 固定部、38 隙間、40 バックパネル、41 貫通孔、42 ファンパネル、44 ファン、46 ダクト空間、48 コントローラ、49 煙センサ、50 消火剤供給配管(配管)、52 接続部材(継手部材)、54 グロメット、56 エルボー型接続部材(第2の継手部材)、58 接続配管、60 消火剤供給装置、62 中継装置、63a 接続ポート、63b 開閉弁、64 消火剤配管、66 ポンプ、67 接続管、68 消火剤タンク、C1,C2 天井、R1,R2 部屋、S 温度センサ、W 壁。

Claims (7)

  1.  複数の電池モジュールがラックに積層状態に並べて収納されている蓄電装置であって、
     消火剤を供給する配管が各電池モジュールのケースに設けた導入口にそれぞれ接続されている、蓄電装置。
  2.  請求項1に記載の蓄電装置において、
     前記ラックは、前記電池モジュールのケースに設けられた導入口に対向する壁板を有し、前記壁板には前記配管が挿通される貫通孔が前記各電池モジュールに対応して形成されている、蓄電装置。
  3.  請求項2に記載の蓄電装置において、
     前記ケースの導入口には、前記配管を接続可能な継手部材が設けられ、
     前記配管は前記貫通孔の内周に設けたグロメットを貫通して配置され、
     前記各電池モジュールに対応する前記各配管は、前記継手部材および前記グロメットにより支持されて前記壁板に設置される、蓄電装置。
  4.  請求項3に記載の蓄電装置において、
     前記配管の前記ケースの導入口と反対側の端部には、前記消火剤が供給される接続配管を接続する第2の継手部材が設けられている、蓄電装置。
  5.  請求項2~4のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
     前記壁板は、複数に分割されて前記ラックに取り付けられている、蓄電装置。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
     前記配管は中継装置にそれぞれ接続され、前記中継装置は消火剤供給装置に接続されており、前記中継装置は前記各配管への消火剤の供給および遮断を制御する開閉弁が設けられている、蓄電装置。
  7.  請求項6に記載の蓄電装置において、
     前記開閉弁は、各電池モジュールのケース内に設置された温度センサによって異常発熱が検出されたとき、この異常発熱が検出された電池モジュールに接続されている配管だけに消火剤を供給するように前記中継装置の開閉弁が制御される、蓄電装置。
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